稀土对GCr15轴承钢夹杂物和疲劳性能的影响摘要
为深入探究稀土(La/Ce)对GCr15轴承钢中夹杂物和疲劳性能的影响,采取聚焦离子束技术(FIB)、X射线能谱分析(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、夹杂物无损提取、纳米压痕试验等多种不同的分析测试手段对不同稀土含量的GCr15轴承钢中夹杂物进行了剖析和表征,并通过超高周疲劳试验,对比分析了加入稀土(La/Ce)前后GCr15轴承钢疲劳性能的变化。结果表明,稀土优先与钢中的O、S元素反应,形成稀土氧硫化物,其可以单独存在或与其他夹杂物共生,呈细小颗粒弥散分布在钢中,尺寸在10μm以下;稀土氧硫化物还可将其他硬质夹杂物如镁铝尖晶石等包裹,改变了夹杂物形貌的不规则性。此外,稀土夹杂物与基体的等效弹性模量和硬度值更为接近,在载荷下变形差异缩小,与基体的协调性增强。稀土变质改性夹杂物改善了轴承钢的抗疲劳性能,在10~7周次、50%的失效概率条件下,加稀土的GCr15-RE轴承钢疲劳极限比未加稀土的GCr15轴承钢高125 MPa,具有更高的抗疲劳可靠性。以上结论为稀土对轴承钢夹杂物的改性研究及GCr15轴承钢性能优化提供了理论基础。
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